Comprensión de los mecanismos moleculares y optimización fisicoquímica de la biorreducción de Cromo (VI) por consorcios bacterianos aislados de aguas del Rio Pasto
Código:
3812
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Estado:
Enviado para Registro
Investigador Principal
Edith Mariela Burbano
Facultad
Ciencias Exactas y Naturales
Departamento
Biología
Resumen del Proyecto
Este resumen ejecutivo sintetiza la problemática, la propuesta científica y el impacto esperado, mostrando cómo el proyecto conecta la investigación básica con soluciones aplicables y sostenibles para Nariño.
El vertimiento directo de aguas residuales de las curtiembres hacia el Río Pasto ha generado una grave contaminación, marcada por la presencia de cromo hexavalente (Cr(VI)), un compuesto altamente tóxico, mutagénico y cancerígeno.
La contaminación hídrica por Cr(VI) representa una crisis ambiental y sanitaria global, con efectos severos en la salud humana, la biodiversidad y la disponibilidad de agua. Los métodos convencionales de tratamiento de metales pesados son costosos, generan residuos secundarios y resultan poco aplicables en zonas rurales como Belén, principal municipio con actividades vinculadas a la manufactura de cuero. Esto exige soluciones sostenibles, replicables y adaptadas a las condiciones locales.
En los últimos años se ha evidenciado un creciente interés en la evaluación de sistemas biológicos para la detoxificación de efluentes contaminados con Cr(VI), debido a que ofrecen alternativas más eficientes y de bajo costo frente a las tecnologías convencionales. Entre estos sistemas, la biorremediación mediada por bacterias se destaca por su capacidad de adaptación fisiológica y metabólica, así como por su diversidad funcional.
Es fundamental enfocar estas evaluaciones hacia bacterias presentes en suelos y fuentes de agua contaminadas con cromo, ya que dichos organismos han desarrollado mecanismos de supervivencia que aumentan la eficiencia potencial en sistemas de depuración. En el caso del Río Pasto, cuerpo hídrico convertido en depósito permanente de aguas residuales y metales pesados, adicionalmente, la presencia de microempresas de curtido de cuero ha intensificado la contaminación, afectando la biodiversidad y la salud humana.
Si bien es cierto que existen avances en técnicas fisicoquímicas de remoción, estas suelen ser costosas y poco selectivas. En contraste, los procesos biológicos de reducción de Cr(VI) a Cr(III), una forma menos tóxica e insoluble, emergen como alternativas sostenibles. Sin embargo, su eficiencia y reproducibilidad aún son limitadas, principalmente por el desconocimiento de los mecanismos moleculares y bioquímicos que regulan la capacidad reductora de las bacterias.
Este proyecto busca llenar ese vacío científico, integrando enfoques interdisciplinarios (genómica, transcriptómica, modelado computacional, fisicoquímica y electroquímica) para comprender y optimizar la bioreducción bacteriana del Cr(VI). Además, el desarrollo de biopelículas electroactivas permitirá explorar nuevas estrategias para potenciar la reducción mediante asociaciones microbianas sinérgicas.
De esta manera, el proyecto no solo aportará conocimiento fundamental, sino que también sentará las bases para el diseño de tecnologías limpias y sostenibles de descontaminación, contribuyendo a la protección ambiental, la salud pública y el fortalecimiento de la investigación científica en Nariño y Colombia.
Comprender los mecanismos moleculares, bioquímicos y fisicoquímicos que determinan la eficiencia de la reducción biológica de Cr(VI) por bacterias, y optimizar experimentalmente estos procesos para su aplicación en sistemas de biorremediación de aguas contaminadas, es el objetivo de este proyecto.
Las estrategias para dar cumplimiento a este propósito se vinculan con la caracterización genómica y transcriptómica de las cepas bacterianas con capacidad en la reducción de Cromo (VI); la identificación y modelado in silico de proteínas y enzimas involucradas en la bioreducción; optimización de condiciones fisicoquímicas (pH, temperatura, concentración, tiempo) para mejorar eficiencia y estabilidad; y complementariamente, el desarrollo de biopelículas electroactivas que potencien la reducción de Cr(VI) en sistemas aplicados.
La ejecución del proyecto tendrá un impacto esperado a nivel ambiental, en lo concerniente a la recuperación de la calidad del agua y la protección de la biodiversidad acuática; a nivel sanitario en lo que respecta a la disminución de la exposición de las comunidades locales a contaminantes tóxicos, a nivel social y económico en lo relacionado a alternativas sostenibles para curtiembres familiares de bajos recursos y en lo académico a lo asociado a la generación de conocimiento científico, formación de talento humano, vinculación de personal con formación científica, divulgación del conocimiento en artículos científicos, cursos de capacitación y estrategias tecnológicas, así mismo, se pretende el fortalecimiento de la capacidad instalada en los laboratorios de la Universidad de Nariño para asumir retos biotecnológicos que presenten alternativas para la resolución de problemáticas complejas que se evidencian en la región.
Finalmente, teniendo en cuenta las diferentes políticas vigentes se puede verificar que la ejecución del proyecto es viable para los retos propuestos a nivel regional, nacional y global, contribuyendo con nuevas alternativas de biorremediación de cromo VI, que disminuyan el impacto de la contaminación de los cuerpos hídricos.
Convocatoria
N/A (Registrado)